Рабочая программа учебной дисциплины Компьютерные технологии в науке и производстве (электротехнике, электромеханике и электротехнологии)
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
КАФЕДРА ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ МАТЕРИАЛЫ
“УТВЕРЖДАЮ”
Декан ЭМФ
“___ ”______________2006 г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА учебной дисциплины
Компьютерные технологии в науке и производстве
(электротехнике, электромеханике и электротехнологии)
ООП 140600 - электротехника, электромеханика и электротехнологии, магистерская программа: методы исследования и моделирования процессов в электромеханических преобразователях энергии
Факультет ЭМФ
Курс 1,2 семестр 1, 2
Лекции 28 ч.
Практические занятия - 48
РГР 1, 2 семестр
Самостоятельная работа 224 ч.
Зачёт 1, 2 семестр
РГР: 1, 2 семестр
Всего 300 ч.
Новосибирск 2009 г.
Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 140600 - электротехника, электромеханика и электротехнологии, магистерская программа: методы исследования и моделирования процессов в электромеханических преобразователях энергии.
Регистр. № 000 тех/маг утвержден 27.03.2000 г.
Шифр ГОС ДС.01 – дисциплина специализации
Шифр дисциплины по учебному плану________
Рабочая программа обсуждена на заседании кафедры «Электротехнические комплексы», протокол № 11 от 18 сентября 2006 г.
Программу разработал
доцент каф. ЭТК, к. т.н.______________________________
Заведующий кафедрой ЭТК
проф., д. т.н. _______________________________________
1. Внешние требования
Требования государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» квалификации – магистр техники и технологии
ДНМ. Ф.03
Содержание курса
Таблица 1
Шифр дисциплины | Содержание учебной дисциплины | Часы |
ДНМ. Ф.03 | Лекции | 28 |
Практические (семинарские) занятия | 48 | |
Лабораторные работы | - | |
Расчетно-графическая работа | 1,2 | |
Самостоятельная работа | 224 | |
Зачёт | 1,2,3 семестр | |
Всего | 300 |
2. Особенности (принципы) построения дисциплины
Таблица 2
Особенность (принцип) | Содержание |
Основание для введения дисциплины в учебный план направления или специальности | Рабочая программа составлена на основании Государственного образовательного стандарта высшего профессионального образования по направлению 140600 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» степень – магистр техники и технологии |
Адресат курса | Для направления подготовки дипломированного специалиста 654500 «Электротехника, электромеханика и электротехнологии» степени магистр техники и технологии |
Компетенции, которые повысит обучающийся | После окончания изучения дисциплины студент научится использовать современные компьютерные технологии в научных и производственных целях |
Цели дисциплины | После успешного изучения материала дисциплины студент будет знать: современные системы научных и инженерных расчётов, получит практические навыки работы в среде MathCAD. |
Ядро дисциплины (основные блоки, разделы, темы) | Основные темы изучения дисциплины: Отличительные особенности системы MathCAD. Операционная среда системы MathCAD. MathCAD как научный калькулятор. Программирование в MathCAD. Примеры решения задач электротехники, электромеханики и электротехнологии. Алгоритмы обработки данных и их графическое представление. Специальные инструменты системы: структурное моделирование нелинейных систем (MathConex), символьные преобразования (Symbolic Mathematics). |
Связи с другими учебными дисциплинами основной общеобразовательной программы | Дисциплина связана с другими дисциплинами подготовки специалиста, используя следующие знания и умения: «Высшая математика» - теория комплексной переменной, методы решения дифференциальных уравнений, матанализ. «Информатика» - владение навыками работы на ЭВМ. «Теоретические основы электротехники» – принципы расчета электромагнитных процессов в электромеханических устройствах и преобразователях при определении их качественных свойств и уровня безопасност. «Электрический транспорт» – знание всех типов электрических машин и трансформаторов, принципа их действия, конструктивных особенностей, методов расчета и проектирования, способов охлаждения и особенностей эксплуатации в различных технических устройствах. «Математическое моделирование технических систем» - методы расчёта переходных процессов ЭМ, характеристики ЭМ в переходных режимах. |
Требования к первоначальному уровню подготовки обучающихся | Предшествующий уровень образования – успешная аттестация за предыдущие 8 семестров обучения |
Особенности организации учебного процесса по дисциплине | Изучение дисциплины строится на основе сочетания разнообразных форм учебного процесса: лекции, лабораторные занятия; самостоятельная работа студентов. Курс рассчитан на 300 час, из которых на лекции отводится 28 ч., на практические занятия – 48ч., на самостоятельную работу – 224 ч. |
3. Цели учебной дисциплины
После изучения дисциплины студент будет:
Таблица 3
Иметь представление: | |
1 2 | Об основных пакетах прикладных программ (ППП) Об алгоритмах применения ППП для решения технических задач О возможностях современных ППП и перспективах их развития. |
Знать: | |
3 4 | Структуру ППП MathCAD его интерфейс, приёмы программирования, отладки программ, представление результатов. |
Уметь: | |
5 6 | Уметь использовать в режиме калькулятора (прямых вычислений) Пользоваться программным обеспечением ППП Программировать, отлаживать программы |
Владеть: | |
7 | Навыками работы с ППП MathCAD. |
4. Содержание и структура учебной дисциплины
Содержание лекционных занятий
Таблица 4
Блок, модуль, раздел, тема | Часы | Ссылки на цели |
· Операционная среда системы MathCAD. Интерфейс системы на примере версии 13. Окна системы: командное окно, текущего каталога, рабочего пространства, истории команд и путей доступа. | 4 | 1, 2, 3, 4 |
Операции с числами. Простейшие операции с векторами и матрицами. Функции прикладной математики. Построение графиков. Операторы управления вычислительным процессом. | 8 | 3, 4 |
· Программирование в MathCAD. Особенности создания m-функций в MathCAD. Основные особенности оформления m - файлов. Создание простейших файл – функций. Создание Script – файлов. Ввод и вывод информации в диалоговом режиме. Организация повторения действий в диалоговом режиме. Организация изменения данных в диалоговом режиме. Графическое оформление результатов. | 12 | 5, 6, 7 |
Основные сведения для работы с пакетом MathConex. Построение структурных схем выполнение вычислений. Работа с Symbolic Mathematics. | 4 | 6, 7 |
MathCAD как научный калькулятор.Содержание практических занятий
Таблица 6
Темы практических занятий. | Учебная деятельность: перечень лабораторных работ | Часы | Ссылки на цели |
1. Операционная среда MathCAD. | Работа с окнами системы. Редактор – отладчик – файлов. Загрузка и сохранение данных. | 4 | 8 |
2. Операторы. | Операторы, константы, служебные символы и переменные. Построение графиков. | 4 | 9 |
3. Операции с массивами. | Массивы данных, операции над массивами, векторами и матрицами. Полиномы и операции над полиномами. | 4 | 8, 10 |
4. Программирование. | Правила написания файлов на примере решения обыкновенных дифференциальных уравнений. | 4 | 9 |
5. Обработка численных данных. | Операторы обработки данных: интерполяция, аппроксимация, интегрирование и дифференцирование. | 4 | 9 |
6. Графики. | Графическое оформление результатов. | 4 | 9 |
7. Итоговое занятие. | 4 | все |
5. Учебная деятельность
Учебная деятельность студентов предполагает выполнение расчётно-графических работ, работа на лекциях и практических занятиях, а также самостоятельную работу.
6. Правила аттестации студентов по учебной дисциплине
6. Принципы аттестации студентов по учебной дисциплине
Для аттестации студентов в каждом семестре используется 100-бальная система, приведённая в таблице.
К-во баллов | Теоретический цикл (помодульно) | Практические занятия | РГЗ | Зачет | |||||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
| ||
3 | 7 | 7 | 5 | 3 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 2 | 15 | 20 |
|
Итого: 100 |
Выполненные в течение семестра лабораторные работы должны быть защищены до 17 учебной недели включительно. Студент, не защитивший задание и практические занятия, не допускается к сдаче экзамена.
Выполненное в течение семестра задание должно быть защищено до 17 учебной недели включительно. При защите на 10…17 неделе максимальная оценка – 15 баллов, на 18 – 10 баллов, далее – 5 баллов.
Максимальная оценка на практическом занятии выставляется при условии выполнения заданий в полном объеме.
Студент, набравший в течение семестра более 60 баллов, может (по его желанию) получить зачет-автомат в соответствии градацией рейтинговой системы при условии выполнения заданий на всех практических занятиях и расчётно-графического задания.
В целях повышения семестрового рейтинга студент может выполнить дополнительно индивидуальное задание на согласованную с преподавателем тему. Максимальная оценка индивидуального задания – 15 баллов.
К сдаче экзамена допускается студент, набравший в семестре не менее 40 баллов.
Минимальна сумма баллов на зачете – 10.
7. Список литературы
Основной список
1. Ивановский технологии в науке и образовании. Практика применения систем MathCAD Pro. - М.: Высш. шк., 2003. – 180 с. Новгородцев электрических цепей в Вентцель вероятностей – М. Высшая школа, 2001. – 256 с.
2. Mathcad 2001: специальный справочник. - СПб.: Питер, 2002. – 328 с.
3. MATLAB: Учебный курс. - СПб.: Питер.2004.-250с.: ил.
Дополнительный список
4. , Постовалов технологии анализа данных и исследования статистических закономерностей: Учеб. пособие. – Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2004. – 120 с.
5. Турчак численных методов: Учеб. пособие.-М.: Наука. Гл. ред. Физ.-мат. Лит.,1987. - 320 с.
6. Шуп. Решение инженерных задач на ЭВМ: Практическое руководство. Пер. с англ.- М.: Мир, 1982 - 282 с.
7. , . MathCad: математический практикум для экономистов и ин-женеров: Учеб. пособие.- М.: Финансы и статистика,1999,2000. – 656 с.
8. Инструментальные средства моделирования динамических режимов электрических машин; сост. , , и др. / НГТУ. - Новосибирск,2003.
8. Контролирующие материалы для аттестации студентов по дисциплине
Вопросы на зачёт
1. Система инженерных и научных расчётов MathCAD. Общая характеристика системы и её отличия от других аналогичных математических систем.
2. Командное окно MathCAD. Строка меню и основные команды меню.
3. Ввод действительных чисел. Форматы представления чисел их установка и изменение.
4. Требования к имени переменной.
5. Простейшие арифметические действия и вывод промежуточных результатов на монитор.
6. Правила ввода векторов и матриц.
7. Операции над массивами и матрицами. Обращение к элементам векторов и матриц.
8. Извлечение и вставка частей матриц.
9. Работа системы в режиме прямых вычислений.
10. Назначение и применение процедуры plot.
11. Процедуры оформления графиков: задание масштаба, надписи осей, заголовка.
12. Вывод нескольких графиков в одних осях.
13. Способ задания цвета линии, символов точек, вида линии.
14. Оформление процедуры text.
15. Формирование подокон и работа с ними.
16. Функция legend.
17. Операторы ввода данных с клавиатуры.
18. Операторы управление вычислительным процессом.
19. Оператор условного перехода.
20. Оператор цикла с предусловием.
21. Арифметический оператор цикла.
22. Режим программирования. Виды файлов.
23. Script файл и правило его оформления.
24. Создание файл – функций.
25. Использование подокон для вывода численной информации.
26. Решение обыкновенных дифференциальных уравнений с помощью механизма OLE, OLE2.
27. Операции над полиномами.
28. Порядок создания, редактирования и запуска программ.
29. Организация управления цветом графика с помощью оператора menu.
30. Организация повторного вычисления и окончания вычислительного процесса.
31. Организация изменения данных в диалоговом режиме с использованием menu.
